ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Κινητές Επικοινωνίες Ενότητα 4: Κυψελωτά Δίκτυα 2 ης Γενιάς (2G): Η περίπτωση του GSM Σαββαΐδης Στυλιανός Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών Τ.Ε.
Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2
Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3
Σκοποί ενότητας Κυψελωτά Δίκτυα 2 ης Γενιάς (2G): Η περίπτωση του GSM 4
Περιεχόμενα ενότητας-1/3 Αρχιτεκτονική GSM Δικτύου Βασικοί Τηλεπικ. Κόμβοι & Διεπαφές στα GSM Δίκτυα Ο Κινητός Σταθμός (Mobile Station-MS) Ο Σταθμός Βάσης (Base Transceiver Station, BTS) Το Κέντρο Ελέγχου των Σταθμών Βάσης (Base Station Controller, ) To Κέντρο Μεταγωγής (Mobile Switching Center, MSC) Η Βάση Δεδομένων Επίσκεψης (Visitor Location Register, VLR) Η Κεντρική Βάση Δεδομένων (Home Location Register, HLR) Η Βάση Δεδομένων Γνησιότητας (Authentication Center, AUC) Η Βάση Δεδομένων Συσκευών (Equipment Identity Register, EIR) 5
Περιεχόμενα ενότητας-2/3 GSM Πρωτόκολλα GSM - TDMA/FDMA GSM Λογικά Κανάλια Παράδειγμα Πολυπλεξίας Λογικών Καναλιών σε ένα Φυσικό Κανάλι Παράδειγμα Πολυπλεξίας Καναλιών TCH-F Παράδειγμα Πολυπλεξίας Καναλιών TCH-F και TCH-H TDMA offset Διαχείριση Ασύρματων Πόρων (Radio Resources, RR): Αναζήτηση/Σύνδεση Κινητού Χρήστη Ενημέρωση Θέσης (Location Update, Type Normal) 6
Περιεχόμενα ενότητας-3/3 Διαδικασία Διαγραφής/ Απενεργοποίησης Χρήστη (IMSI detach) Διαδικασία Εγγραφής/Ενεργοποίησης Χρήστη (Location Update, Type IMSI attach) (π.χ. όταν ενεργοποιείται το κινητό) Περιοδική Ενημέρωση Θέσης (Location updating, type periodic registration) Διαδικασία Κλήσης από Κινητό Χρήστη Διαδικασία Κλήσης προς Κινητό Χρήστη Σενάριο: Διεθνής Κλήση προς Κινητό Χρήστη Διαπομπή μεταξύ κελιών που ανήκουν στο ίδιο (Intra Handover) Διαπομπή μεταξύ κελιών που ανήκουν σε διαφορετικό (Inter Handover) Διαπομπή μεταξύ κελιών που ανήκουν σε διαφορετικό MSC (Inter MSC Handover) 7
Κυψελωτά Δίκτυα 2ης Γενιάς (2G): H Περίπτωση του GSM.
Αρχιτεκτονική GSM Δικτύου NSS / OSS OMC, EIR, AUC HLR GMSC Δίκτυο Σταθερής Τηλεφωνίας VLR MSC VLR MSC RSS Αρχιτεκτονική GSM Δικτύου 9
Βασικοί Τηλεπικ. Κόμβοι & Διεπαφές στα GSM Δίκτυα MS radio cell MS BSS U m radio cell RSS BTS MS BTS A bis A MSC MSC NSS VLR HLR O VLR GMSC IWF signaling ISDN, PSTN PDN OSS EIR AUC OMC Βασικοί Τηλεπικοινωνιακοί Κόμβοι & Διεπαφές στα GSM Δίκτυα 10
Ο Κινητός Σταθμός (Mobile Station-MS) To MS αποτελείται από το hw & sw της τερματικής συσκευής (π.χ. κινητό τηλέφωνο) που ένα τμήμα του είναι ανεξάρτητο από το χρήστη (user independent) και ένα τμήμα του ταυτίζεται με το προφίλ ενός συγκεκριμένου συνδρομητή (user specific). Το τελευταίο τμήμα αφορά την λεγόμενη κάρτα SIM (Subscriber Identity Module), η οποία περιέχει τα προσωπικά στοιχεία του χρήστη. Τα πιο σημαντικά από τα στοιχεία του MS είναι: η ταυτότητα του συνδρομητή (IMSI, International Mobile Subscriber Identity), η ταυτότητα της τερματικής συσκευής (ΙΜΕΙ, International Mobile Equipment Identity) και το κλειδί ελέγχου γνησιότητας Kc (authentication key). 11
Ο Σταθμός Βάσης (Base Transceiver Station, BTS) To BTS εκτελεί τις λειτουργίες της ασύρματης διασύνδεσης και περιλαμβάνει το αντίστοιχο hw & sw δηλ. κεραίες, ενισχυτές ισχύος, επεξεργασία σήματος. Η επικοινωνία του με το MS γίνεται μέσω του Um interface (TDMA/FDD) ενώ με το υπόλοιπο δίκτυο μέσω τoυ Interface Abis δηλ. με την σύνδεσή του με ένα και μοναδικό κόμβο που ονομάζεται (Base Station Controller). Oι λειτουργίες του BTS εντοπίζονται κυρίως στο φυσικό στρώμα και από αυτή την άποψη δεν διαθέτει την «νοημοσύνη» να διαχειριστεί κάποιες από τις υψηλότερου επιπέδου λειτουργίες του δικτύου. Αυτός είναι ο λόγος που πολλά BTS ελέγχονται από ένα τηλεπικοινωνιακό κόμβο που ονομάζεται (Base Station Controller). 12
Το Κέντρο Ελέγχου των Σταθμών Βάσης (Base Station Controller, ) Το είναι ένα μικρό ψηφιακό τηλεφωνικό κέντρο, το οποίο ελέγχει τα BTSs και αποτελεί σημείο διασύνδεσής τους με το εσωτερικό του δικτύου. To καθορίζει τις συχνότητες επικοινωνίας (RR, Radio Resource Management), την διαπομπή (handover) μεταξύ διαφορετικών κελιών/bts, την ειδοποίηση των MS για εισερχόμενες κλήσεις (paging) καθώς και την μετατροπή της κωδικοποίησης των ασύρματων καναλιών σε συμβατή μορφή προς την PCM κωδικοποίηση, η οποία χρησιμοποιείται στο εσωτερικό του δικτύου. To ελέγχεται από ένα «ανώτερο» στην ιεραρχία του δικτύου τηλεπικοινωνιακό κόμβο, το οποίο ονομάζεται MSC (Mobile Services Switching Center). Η επικοινωνία γίνεται μέσω του A interface. 13
To Κέντρο Μεταγωγής (Mobile Switching Center, MSC) To MSC ελέγχει έναν αριθμό από και σε τελική ανάλυση έναν αριθμό από κελιά που συγκροτούν την Περιοχή Εξυπηρέτησης MSC (MSC Service Area). Το MSC είναι ένα πλήρες ISDN τηλεφωνικό κέντρο και διαχειρίζεται τις συνδρομητικές υπηρεσίες: με την δρομολόγηση σημάτων και δεδομένων προς/από τους χρήστες (CM, Call Management/SMS, Short Message Service/SS, Supplementary Service). την χρέωση για τις προσφερόμενες υπηρεσίες. τον έλεγχο της κινητικότητας και του εντοπισμού των χρηστών (Mobility Management). Όταν το MSC λειτουργεί σαν κόμβος εξόδου/εισόδου προς/από άλλα δίκτυα ονομάζεται Gateway MSC (GMSC). 14
Η Βάση Δεδομένων Επίσκεψης (Visitor Location Register, VLR) Τα στοιχεία των συνδρομητών που βρίσκονται στην Περιοχή Εξυπηρέτησης του MSC καταχωρούνται σε μία βάση δεδομένων που ονομάζεται VLR (Visitor Location Register). Σε κάθε MSC αντιστοιχεί μια VLR και γι αυτό αν και είναι μια ανεξάρτητη οντότητα οι κατασκευαστές την ενσωματώνουν με τη μορφή sw στο MSC. Η VLR είναι μια δυναμική βάση δεδομένων η οποία: διαγράφει υπό την καθοδήγηση της HLR τα στοιχεία των συνδρομητών όταν αυτοί φεύγουν από την περιοχή εξυπηρέτησης του MSC. ανακτά από την HLR τα στοιχεία των νεοεισερχόμενων συνδρομητών στην περιοχή εξυπηρέτησης του MSC και ενημερώνει την HLR για τις αλλαγές των δυναμικών, στοιχείων όπως για παράδειγμα όταν αλλάζει η περιοχή θέσης. 15
Η Κεντρική Βάση Δεδομένων (Home Location Register, HLR) Τα στοιχεία όλων των συνδρομητών του δικτύου βρίσκονται σε μια κεντρική βάση δεδομένων που ονομάζεται HLR (Home Location Register). Στην HLR περιέχονται στατικά στοιχεία όπως ο αριθμός κλήσης ΜSISDN (Mobile Subscriber ISDN Number) του χρήστη, οι συμπληρωματικές υπηρεσίες του (π.χ. προώθηση κλήσης κλπ), η ταυτότητα του (IMSI) κλπ. Επίσης περιλαμβάνονται και στοιχεία δυναμικού περιεχομένου όπως για παράδειγμα το MSC/VLR και η περιοχή θέσης (Location Area) στην οποία βρίσκεται ο συνδρομητής. Τα δυναμικής φύσης στοιχεία ενημερώνονται κάθε φορά που αλλάζουν με την συνδρομή του MSC/VLR. 16
Η Βάση Δεδομένων Γνησιότητας (Authentication Center, AUC) Η βάση δεδομένων AUC (Authentication Center) είναι επιφορτισμένη με τον έλεγχο γνησιότητας των συνδρομητών και συνακόλουθα τον έλεγχο πρόσβασης τους στο δίκτυο. Παράλληλα, φροντίζει να προμηθεύει το σύστημα με κλειδιά κρυπτογράφησης (ciphering) με τα οποία κωδικοποιείται η πληροφορία όταν μεταδίδεται στον αέρα. Δεδομένου ότι οι υπηρεσίες κρυπτογράφησης και ελέγχου γνησιότητας/πρόσβασης ζητούνται από την HLR συνήθως η βάση δεδομένων AUC αποτελεί από φυσική άποψη μέρος της HLR. 17
Η Βάση Δεδομένων Συσκευών (Equipment Identity Register, EIR) Η βάση δεδομένων EIR (Equipment Identity Register) έχει καταχωρημένα όλα τα IMEI δηλ. την ταυτότητα όλων των συσκευών οι οποίες είναι καταχωρημένες στο δίκτυο. Δεδομένου ότι η SIM μπορεί να χρησιμοποιηθεί με οποιαδήποτε συσκευή (π.χ. ίσως με κάποια που έχει κλαπεί) λειτουργεί σαν μία βάση ελέγχου της ταυτότητα των συσκευών ανεξάρτητα από την SIM και τα συνδρομητικά στοιχεία. Ουσιαστικά η ΕΙR προσφέρει λίστες με νόμιμες (white listed) και παράνομες (black listed) συσκευές. 18
GSM Πρωτόκολλα U m A bis A MS BTS MSC CM CM Layer 3 Layer 2 MM RR LAPD m RR LAPD m BTSM LAPD RR BTSM LAPD BSSAP SS7 MM BSSAP SS7 Layer 1 radio radio PCM PCM PCM PCM GSM Πρωτόκολλα 16/64 kbit/s 64 kbit/s / 2.048 Mbit/s 19
GSM - TDMA/FDMA 935-960 MHz 124 downlink channels (200 khz) 890-915 MHz 124 uplink channels (200 khz) higher GSM frame structures time GSM TDMA frame 1 2 3 4 5 6 7 8 4.615 ms GSM time-slot (normal burst) guard space tail user data S Training S user data tail 3 bits 57 bits 1 26 bits 1 57 bits 3 guard space 546.5 µs 577 µs 20
GSM Λογικά Κανάλια (Um Διεπαφή)-1/4 Κανάλια Δεδομένων (Traffic Channels, TCH) Πλήρους Ρυθμού Μετάδοσης TCH (Full rate, TCH/F) ρυθμός μετάδοσης πληροφορίας 22.8 kbit/s. Μισού Ρυθμού Μετάδοσης TCH (Half rate, TCH/H) - ρυθμός μετάδοσης πληροφορίας 11.4 kbit/s. Κανάλια Σηματοδοσίας Κανάλια Ευρείας Μετάδοσης (Broadcast CHannels, BCH) Κοινά Κανάλια Ελέγχου (Common Control CHannels, CCCH) Αφιερωμένα Κανάλια Ελέγχου, (Dedicated Control CHannels, DCCH) 21
GSM Λογικά Κανάλια (Um Διεπαφή)-2/4 BROADCAST CHANNELS (BCH=FCCH, SCH, BCCH) Κάθε φορά που το MS εισέρχεται σε ένα κελί «ακούει» τα BCHs. Τα BCHs λειτουργούν μόνο στην downlink κατεύθυνση. Frequency Correction CHannel (FCCH) Μεταδίδονται μόνο 0. Η μετάδοση των 0 οδηγεί στην ανίχνευση του BCCH φέροντος. Το MS με αυτόν τον τρόπο συντονίζεται στην BCCH συχνότητα. Synchronization CHannel (SCH) Το MS λαμβάνει πληροφορία για τον αριθμό του πλαισίου (frame) στο κελί και για την ταυτότητα του BTS (BSIC). Broadcast Control CHannel (BCCH) Μεταδίδεται η ταυτότητα της περιοχής θέσης (Location Area Identity, LAI). Η μέγιστη επιτρεπόμενη ισχύ εκπομπής στο κελί. Μεταδίδεται πληροφορία για τις BCCH συχνότητες των γειτονικών κελιών έτσι ώστε να μπορούν να γίνονται μετρήσεις. 22
GSM Λογικά Κανάλια (Um Διεπαφή)-3/4 COMMON CONTROL CHANNELS (CCCH=PCH,RACH,AGCH) Paging CHannel (PCH) Το MS «ακούει» το PCH για να διαπιστώσει εάν υπάρχουν εισερχόμενες κλήσεις και μηνύματα (SMS). To μήνυμα (paging message) περιέχει το IMSI ή ένα προσωρινό IMSI (Temporary IMSI, TMSI). To PCH μεταδίδεται μόνο στην downlink κατεύθυνση. Random Access CHannel (RACH) Το RACH χρησιμοποιείται εάν το ΜS θέλει να ζητήσει ένα αφιερωμένο κανάλι ελέγχου (σηματοδοσίας). Το RACH μεταδίδεται μόνο στο uplink. Access Grant CHannel (AGCH) Με το AGCH το δίκτυον αποδίδει ένα αφιερωμένο κανάλι ελέγχου (σηματοδοσίας) Το AGCH μεταδίδεται μόνο στην downlink κατεύθυνση. 23
GSM Λογικά Κανάλια (Um Διεπαφή)-4/4 DEDICATED CONTROL CHANNELS (DCCH) Stand alone Dedicated Control CHannel (SDCCH) Η διαδικασία αποκατάστασης κλήσης (call setup) χρησιμοποιεί το SDCCH. Μετάδοση SMS όταν το MS δεν είναι κατειλημμένο (idle mode). Το SDCCH μεταδίδεται στο uplink και το downlink. Όταν η διαδικασία αποκατάστασης κλήσης ολοκληρωθεί το MS καθοδηγείται για τη χρήση ενός συγκεκριμένου TCH. Slow Associated Control CHannel (SACCH) Συνδέεται φυσικά με ένα SDCCH ή TCH (δηλ. χρησιμοποιούν το ίδιο φυσικό κανάλι). Στην uplink κατεύθυνση, το MS στέλνει αποτελέσματα μετρήσεων από το τρέχων BTS καθώς και από γειτονικά BTSs. Στην downlink κατεύθυνση, το MS λαμβάνει εντολές σχετικά με την ισχύ εκπομπής του (power control commands) καθώς και για το χρόνο εκπομπής (timing advance). Fast Associated Control CHannel (FACCH) Το FACCH χρησιμοποιείται στην περίπτωση του Handover. To FACCH λειτουργεί «κλέβοντας» χρόνο από το κανάλι ομιλίας. 24
Παράδειγμα Πολυπλεξίας Λογικών Καναλιών σε ένα Φυσικό Κανάλι TDMA Frames 0 1 2 - - - - 7 0 1 2 - - - - 7 0 1 2 - - - * D0 D0 D1 D1 D2 D2 D3 D3 D4 D4 D5 D5 D6 D6 D7 D7 A0 A4 A1 A5 A2 A6 A3 A7 I I I I I I * 51+51=102 Πλαίσια SDCCH + SACCH (downlink) TDMA Frames 0 1 2 - - - - 7 0 1 2 - - - - 7 0 1 2 - - - * A5 A1 A6 A2 A7 A3 I I I I I I D0 D0 D1 D1 D2 D2 D3 D3 D4 D4 D5 D5 D6 D6 D7 D7 A0 A4 * 51+51=102 Πλαίσια SDCCH + SACCH (uplink) 9601188 25
Παράδειγμα Πολυπλεξίας Καναλιών TCH-F TDMA Frames - - - - - - - - - - - - 0 1 2 7 0 1 2 7 0 1 2 TCH (TS1) Downlink T T T T T T T T T T T T A T T T T T T T T T T T T I T=TCH A=SACCH I=Idle 12 T+1 A+12 T+1 I=26 frames 26
Χαρτογράφηση των λογικών καναλιών για το BCCH - φορέα Carrier C 0 Downlink Uplink 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 Frame 0 F T D 0 T T T T T R T A 5 T T T T T S T D 0 R T A 5 B T D 0 R T A 5 B T D 0 R T A 5 B T D 1 R T A 6 B T D R 1 T A 6 C T D R T A 1 6 C T D 1 R T A 6 C T D 2 R T A 7 C T D 2 R T A 7 F T D 2 R T A 7 S T D 2 R T A 7 12 C I D 3 I A I A I R I I I A I A I C T D 3 R T I C T D 3 R T I C T D 3 R T D 0 C T D 4 R T D 0 C T D 4 R T D 0 C T D 4 R T D 0 C T D 4 R T D 1 F T D R T D 5 1 S T D R T D 5 1 C T D 5 R T D 1 C T D 5 R T D 2 C T D 6 R T D 2 25 C A D 6 A I A I A R A D 2 A I A I A C T D R T D 6 2 C T D R T D 6 3 C T D 7 R T D 3 C D 7 R T D 3 T F T D R T D 3 7 S T D 7 R T D 4 C T A 0 R T D 4 C T A 0 R T D 4 C T A 0 R T D 4 C T A 0 R T D 5 C T A 1 R T D 5 C T A 1 R T D 5 38 C I A I A I A I R I D 5 I A I A I 1 C T A 1 R T D 6 F T A 2 R T D 6 S T A 2 R T D 6 C T A 2 R T D 6 C T A 2 R T D 7 C T A 3 R T D 7 C T A 3 R T D 7 C T A R T D 3 7 C T A R T A 3 0 C T I R T A 0 C T I R T A 0 50 I T I R T A 0 Mapping of logical channels on the BCCH-carrier 27
Παράδειγμα Πολυπλεξίας Καναλιών TCH-F και TCH-H TDMA-frame T T T T T T T T T T T T A T T T T T T T T T T T T I 26 frames = 120 ms Multiframe for full-rate channel 0: 1: T T T T T T T T A T T T T T T T T T T T T T Multiframe for half-rate channels (0.1) T T T A 28
TDMA offset TDMA frame No. 0 1 Downlink 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 Uplink 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 offset 0 1 TDMA frame No. BTS to MS transmission MS to BTS transmission 9600869 29
Διαχείριση Ασύρματων Πόρων (Radio Resources, RR): Αναζήτηση/Σύνδεση Κινητού Χρήστη 1. Κανάλι Αναζήτησης (Paging Channel, PCH): Μήνυμα Αναζήτησης (Paging) 2. Κανάλι Τυχαίας Πρόσβασης (Random Access Channel, RACH): Αίτηση Ανάθεσης Αφιερωμένου Καναλιού Ελέγχου 3. Κανάλι Απόδοσης Πρόσβασης (Access Grand Channel, AGCH): Περιγραφή Αποδιδόμενου Αφιερωμένου Καναλιού Ελέγχου (Stand Alone Dedicated Control Channel, SDCCH) (1) (2) (3) (2) (3) (1) BTS MSC/VLR Τοπολογία Αναζήτηση/Σύνδεση κινητού χρήστη 30
Ενημέρωση Θέσης (Location Update, Type Normal)-1/2 1. Κανάλι Εκπομπής Ελέγχου (Broadcast Control CH, BCCH): Ανάγνωση Περιοχής Εντοπισμού (Location Area, LA) 2. Διαδικασία Σύνδεσης Κινητού Χρήστη (βλ. Σχήμα 3) 3. Ενημέρωση Θέσης (ταυτότητα χρήστη, παλιού LA κλπ) 4. Επικοινωνία με HLR (VLR) και Ανάκτηση Συνδρομητικών Δεδομένων π.χ. Παράμετροι Ελέγχου Αυθεντικότητας (1) (2a) (2c) (8b) BTS (2b) (3) (5a) (5b) (7) (8a) (6) MSC/VLR Στην περίπτωση που ο χρήστης είναι καταχωρημένος στην VLR δεν υπάρχει επικοινωνία με την HLR (4) 31
Ενημέρωση Θέσης (Location Update, Type Normal)-2/2 5. Έλεγχος Αυθεντικότητας: 5a Αποστολή Παραμέτρου Ελέγχου Αυθεντικότητας, 5b Επιστροφή & Σύγκριση αποτελέσματος υπολογισμού με το αποτέλεσμα της VLR 6. Τελική Ενημέρωση Θέσης VLR, HLR 7. Αποδοχή Ενημέρωσης 8. Αποδέσμευση καναλιού ελέγχου (SDCCH) (1) (2a) (2c) (8b) BTS (2b) (3) (5a) (5b) (7) (8a) (6) MSC/VLR Στην περίπτωση που ο χρήστης είναι καταχωρημένος στην VLR δεν υπάρχει επικοινωνία με την HLR (4) 32
Διαδικασία Διαγραφής/ Απενεργοποίησης Χρήστη (IMSI detach) 1. Διαδικασία Σύνδεσης Κινητού Χρήστη (βλ. Σχήμα 3) 2. Αποστολή μέσω του αποδιδόμενου SDCCH- μηνύματος Απενεργοποίησης (IMSI detach) προς το MSC 3. Προώθηση μηνύματος Απενεργοποίησης (IMSI detach) προς VLR και τοποθέτηση σήμανσης αποσύνδεσης(detached flag) στα συνδρομητικά δεδομένα της VLR ή HLR. (1) (1) BTS MSC/VLR (2) (3) 33
Διαδικασία Εγγραφής/Ενεργοποίησης Χρήστη (Location Update, Type IMSI attach) (π.χ. όταν ενεργοποιείται το κινητό) 1. Διαδικασία Σύνδεσης Κινητού Χρήστη 2. Αποστολή μέσω του αποδιδόμενου SDCCH- μηνύματος Ενεργοποίησης (IMSI attach) προς το MSC 3. Προώθηση μηνύματος Eνεργοποίησης (IMSI attach) προς VLR καi αφαίρεση της σήμανσης αποσύνδεσης (detached flag) στα συνδρομητικά δεδομένα της VLR ή HLR. 4. Επιστροφή Επιβεβαίωσης Ενεργοποίησης από τη VLR 5. Επιστροφή Επιβεβαίωσης Ενεργοποίησης από το MSC στον χρήστη (1) BTS (1) (2) (5) MSC/VLR (3) (4) Σημείωση: εάν ο χρήστης αλλάξει LA ενώ είναι απενεργοποιημένος η διαδικασία ενεργοποίησης ταυτίζεται με την διαδικασία Eνημέρωσης Θέσης (Location Updating) 34
Περιοδική Ενημέρωση Θέσης (Location updating, type periodic registration) 1. Κανάλι Εκπομπής Ελέγχου (Broadcast Control CH, BCCH): Περιοδικότητα Ενημέρωσης Θέσης 2. Έναρξη αντίστροφης χρονομέτρησης για την ενημέρωση θέσης στο MS και στο MSC 3. Λήξη χρόνου στο MS έναρξη περιοδικής ενημέρωσης θέσης 4. Επιβεβαίωση- Έπανεναρξη Χρονομέτρησης (1) (2b) BTS MSC/VLR (3b) (2a) (3a) (4) 35
Διαδικασία Κλήσης από Κινητό Χρήστη-1/3 1a, b) Διαδικασία Σύνδεσης Κινητού Χρήστη 2. Αίτηση Υπηρεσίας (π.χ. αποκατάσταση κλήσης) 3. Διαδικασία Ελέγχου Αυθεντικότητας 4. Έναρξη διαδικασίας Κρυπτογράφησης (Ciphering) 5. Έναρξη αποστολής μηνυμάτων σηματοδοσίας για τον ελεγχο της κλήσης π.χ. Setup, Call Proceeding κλπ (1a) (1b) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (1a) (1b) (2) MSC VLR (8) 36
Διαδικασία Κλήσης από Κινητό Χρήστη-2/3 6. Δέσμευση Καναλιών για την μεταφορά των δεδομένων. a)δέσμευση ενός PCM καναλιού μεταξύ -MSC b)δέσμευση ενός ραδιο-καναλιού δεδομένων (Traffic Ch, TCH) από το c) Εντολή ενεργοποίησης του TCH απο το στο BTS και τέλοςστο MS. 7. Ειδοποίηση ότι ο καλούμενος χρήστης ειδοποιείται (Alerting) 8. Ο καλούμενος χρήστης απαντά και το MS ειδοποιείται με την αποστολή μηνύματος σύνδεσης (connect) και απαντά με την αποδοχή της σύνδεσης (connect acknowledgement) (1a) (2) (1b) (1a) (1b) (2) MSC VLR (3) (4) (5) (6) (7) (8) 37
Διαδικασία Κλήσης από Κινητό Χρήστη-3/3 MOBILE STATION Channel Request Immediate Assignment CM Service Request Authentication Request Authentication Response Cipher Mode Command Cipher Mode Complete Setup Call Proceeding Assignment Command Assignment Complete Alerting Connect Connect Acknowledge NETWORK RR connection establishment (MO) Service request Authentication Ciphering mode setting Call initiation Assignment of a traffic channel User alerting Call accepted 38
Διαδικασία Κλήσης προς Κινητό Χρήστη-1/3 1. Ανάλυση Καλούμενου Αριθμού (Β number. MSISDN) 2. Δρομολόγηση Κλήσης στο GMSC 3. Η ανάλυση του MSISDN υποδεικνύει την διεύθυνση της HLR η οποία πρέπει να ερωτηθεί για την περαιτέρω δρομολόγηση της κλήσης 4. Η HLR απο το το MSIDN βρίσκει τον «εσωτερικό» αριθμό του χρήστη (IMSI) και τη διεύθυνση της VLR που τον εξυπηρετεί. Στη συνέχεια ζητά από τη VLR έναν προσωρινό αριθμό δρομολόγησης(ms Roaming Number, MSRN) PSTN (1) Transit Exchange (6b) (2) (6a) Signaling Connection Speech Path BTS (8) GMSC MSC/VLR (7) (9) (9) (5a) (8) BTS (3) (5b) (4) HLR 39
Διαδικασία Κλήσης προς Κινητό Χρήστη-2/3 5. Επιστροφή του MSRN στην HLR και στο GMSC. 6. Δρομολόγηση της κλήσης με το MSRN στο σωστό ΜSC. 7-9. To MSC στέλνει ένα μήνυμα ειδοποίησης (paging) στα κελιά της Περιοχής Εντοπισμού (Location Area) στην οποία βρίσκεται ο χρήστης χρησιμοποιώντας το IMSI (TMSI). PSTN (1) Transit Exchange (6b) (2) (6a) Signaling Connection Speech Path (8) GMSC MSC/VLR (7) (9) (9) (5a) (8) (3) (5b) (4) HLR BTS BTS 40
Διαδικασία Κλήσης προς Κινητό Χρήστη-3/3 MOBILE STATION Paging Request Channel Request Immediate Assignment Paging Response Authentication Request Authentication Response Cipher Mode Command Cipher Mode Complete Setup Call Confirmed Assignment Command Assignment Complete Alerting Connect Connect Acknowledge NETWORK RR connection establishment (MT) Service request Authentication Ciphering mode setting Call initiation Assignment of a traffic channel User alerting information Call accepted 41
Σενάριο: Διεθνής Κλήση προς Κινητό Χρήστη 1. Το MSISDN καλείται από έναν «σταθερό» χρήστη 2-4. Η κλήση δρομολογείται στο GMSC της Σουηδίας 5. Η HLR στην Σουηδία ερωτάται για την διεύθυνση τoυ MSC/VLR στο οποίο βρίσκεται ο χρήστης 6-8. Το MSRN της VLR στην Ισπανίας επιστρέφεται στην Σουηδία και τελικά στο GMSC. 9-11. To Σουηδέζικο GMSC δρομολογεί την κλήση στο Ισπανικό MSC βασιζόμενο στο MSRN 12-13. To Ισπανικό MSC τερματίζει την κλήση. (12) VLR MSC (7) (6) (11) HLR (5) GMSC (8) (9) (4) Int. Transit exchange (10) (3) (13) (1) Local exchange (2) Int. Transit exchange 42
Διαπομπή μεταξύ κελιών που ανήκουν στο ίδιο (Intra Handover)-1/2 1,2.Περίπου 2 φορές/sec το κινητό στέλνει αναφορά με μετρήσεις για την στάθμη του σήματος στο κέλι στο οποίο βρίσκεται αλλά και στα γειτονικά kελιά. Το, βασιζόμενο σε αυτές τις μετρήσεις αλλά και τις δικές του (στην αντίθετη κατεύθυνση) αποφασίζει για την διαπομπή (handover) σε άλλο κελί. 3. Το δίνει εντολή στον νέο σταθμό βάσης (BTS) να ενεργοποιήσει ένα κανάλι Δεδομένων (Traffic Channel, TCH) 4. Εφόσον επιβεβαιωθεί η ενεργοποίηση του νέου TCH, το στέλνει πληροφορία στο MS μέσω του παλιού BTS- για το νέο κανάλι (π.χ. Συχνότητα, Χρονοθυρίδα κλπ) (1) (7) (5) (4) (6) (2) (4) (8) (7) (3) 43
Διαπομπή μεταξύ κελιών που ανήκουν στο ίδιο (Intra Handover)-2/2 5. Το MS συντονίζεται στη νέα συχνότητα και στέλνει ένα σύντομο μήνυμα 8 bit (HO access burst) στο κανάλι Σηματοδοσίας (Fast Associated Control Channel, FACCH) 6. Όταν το νέο BTS αντιληφθεί το MS του επιστρέφει απαραίτητες πληροφορίες για την επικοινωνία τους και ειδοποιεί το για την Ανίχνευση του MS. 7. Tο MS στέλνει ένα μήνυμα ολοκλήρωσης της διαπομπής (HO complete) 8. Το ειδοποιεί το παλιό BTS να αποδεσμεύσει τα κανάλια δεδομένων και σηματοδοσίας του MS (1) (7) (5) (4) (6) (2) (4) (8) (7) (3) 44
Διαπομπή μεταξύ κελιών που ανήκουν σε διαφορετικό (Inter Handover)-1/3 1, 2. To στέλνει στο MSC αίτηση διαπομπής σε ένα νέο κελί (HO request).το MSC γνωρίζει το που ελέγχει το νέο κελί και του διαβιβάζει την αίτηση. 3. Το νέο διατάζει το νέο BTS να ενεργοποιήσει κανάλι δεδομένων (TCH). 4-6. Όταν ενεργοποιηθεί το TCH το νέο ειδοποιεί το MSC διαβιβάζοντας την απαραίτητη πληροφορία (νέα συχνότητα, χρονοθυρίδα). Το MSC διαβιβάζει την πληροφορία στο παλιό -BTS και τελικά στο MS. (6) (6) (12) (1) (5) (7) (11) MSC (10) (8) (10) (9) (3) (11) (9) (4) (2) 45
Διαπομπή μεταξύ κελιών που ανήκουν σε διαφορετικό (Inter Handover)-2/3 7. To MS συντονίζεται στη νέα συχνότητα και στέλνει ένα μήνυμα «αναγνώρισης» (HO access burst) στο FACCH κανάλι σηματoδοσίας του νέου κελιού. 8. Όταν το νέο BTS αντιληφθεί το MS του επιστρέφει απαραίτητες πληροφορίες για την επικοινωνία τους. 9. Το νέο BTS ειδοποιεί το για την ανίχνευση του MS και αυτό ειδοποιεί το MSC. (6) (6) (12) (1) (5) (7) (11) MSC (10) (8) (10) (9) (3) (11) (9) (4) (2) 46
Διαπομπή μεταξύ κελιών που ανήκουν σε διαφορετικό (Inter Handover)-3/3 10-11. Όταν το MS λάβει την απαραίτητη πληροφορία για την Επικοινωνία με το νέο BTS επιστρέφει ένα μήνυμα ολοκλήρωσης Της διαπομπής (HO complete). Το μήνυμα διαβιβάζεται στο παλιό μέσω του MSC 12.Το παλιό απενεργοποιεί τα κανάλια δεδομένων και σηματοδοσίας (6) (6) (12) (1) (5) (7) (11) MSC (10) (8) (10) (9) (3) (11) (9) (4) (2) 47
Διαπομπή μεταξύ κελιών που ανήκουν σε διαφορετικό MSC (Inter MSC Handover)-1/2 1-3. To διαβιβάζει αίτηση διαπομπής στο MSC. Το MSC επικοινωνεί με το νέο MSC και το τελευταίο με το που ελέγχει το νέο κελί. 4. Το νέο ενεργοποιεί ένα κανάλι δεδομένων στο νέο κελί. 5. To νέο MSC ειδοποιείται από το νέο με πληροφορία για το TCH. 6. Η πληροφορία διαβιβάζεται στο παλιό MSC προσθέτοντας έναν αριθμό δρομολόγησης (MSRN). (8) (1) (9a) (9b) (8) (11) (8) (11) (11)(10)(6) MSC (2) (7) Transmission Network (11) (11) (10) (4) (11) (10) (5) (3) MSC 48
Διαπομπή μεταξύ κελιών που ανήκουν σε διαφορετικό MSC (Inter MSC Handover)-2/2 7. Το παλιό MSC ενεργοποιεί ένα μονοπάτι δεδομένων προς το νέο MSC και 8. Ειδοποιεί το παλιό -BTS και τελικά το MS για το νέο TCH. 9. a. Το MS συντονίζεται στη νέα συχνότητα στέλνοντας ένα μήνυμα Αναγνώρισης (HO access burst) b. To νέο BTS του επιστρέφει πληροφορία για την ασύρματη επικοινωνία. 10-11. Η πληροφορία ανίχνευσης του MS διαβιβάζεται απο το νέο BTS στο νέο -MSC και στη συνέχεια στο παλιό MSC ώστε να ενεργοποιηθεί η νέα σύνδεση και να απενεργοποιηθεί η παλιά. (8) (1) (9b) (9a) (11) (8) (11) (11) (10) (4) (8) (11) (11) (10) (5) (3) (11)(10)(6) MSC MSC (2) (7) Transmission Network 49
Τέλος Ενότητας